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《模型自洽求解和二维电子气特性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第%?卷第%期固体电子学研究与进展*6=%?，9*=%%""?年?月WS.S5WXYZ)WH7WS..H[..S@8O，%""?!"!!!!!!"宽"!!禁!带!半!导!体"!!"#$%&#$%一维模型自洽求解和二维电子气特性研究#礻马龙王燕余志平田立林（清华大学微电子所，北京，!"""#$）%""&’"#’!#收稿，%""&’!"’%(收改稿摘要：实现了一维)*+,,*-’./01*2+-341方程的自洽求解，在此基础上求出了56789:789异质结导带结构和二维电子气分布。计算结果表明极化效应是形成高浓度电子面密度的主要因素。研究了56789:789系统中隔离
2、层厚度对二维电子气浓度的影响，并对计算结果进行了分析。关键词：铝镓氮&氮化镓；泊松方程；薛定谔方程；自洽解；二维电子气中图分类号：;9&!&<=%；;9$"%文献标识码：5文章编号：!"""’&#!（>%""?）"%’!(%’"?’()*+,-)(.,/($"0)"1*2/(.,.3)(3%4-)5,2$"6/+)"$(+78/*+,-)(.,/($"9")235/(#$.).1/5!"#$%&#$%@5A*-3B597C8-CDE0+F+-3;G59A+6+-（!"#$%$&$’()*%+,(’-’+$,("%+#().#%"/0&12"%3’,#%$4，5’%6
3、%"/，!"""#$，789）!:.35$23：H-4’2+I4-,+*-86)*+,,*-’./01*2+-3414JK8L+*-,814,*6M42,46N’/*-,+,L4-L6O，N1*IP0+/0L0456789:78904L41*,L1K/LK14/*-2K/L+*-Q8-28-2L04%RS724-,+LO814+-M4,L+38L42=;04+-N6K4-/4*N,F8/4168O41P+2L0*-L04%RS724-,+LO+,/86/K68L42N*1L04N+1,LL+I4，4TF68-8L+*-8-28-86O,4,81486,*3+M4-=
4、;)<8/5+.：!"#$%&#$%；=/,../()>4$3,/(；02?5/+,(@)5)>4$3,/(；.)"1*2/(.,.3)(3./"43,/(；AB9#99!CC：%?U"穿电压、电子漂移速度和很强的抗辐射能力［%］，是!引言制作高温、大功率、高频电子器件的理想材料［&VU］。虽然氮化物具有以上诸多优点，但是由于其导带底!’"族氮化物是近几年来兴起的宽带隙直接的电子有效质量比较大，低场迁移率较低，影响了禁带半导体材料，其中以789和569及其三元合由它们制作的器件的高频性能。近年来利用异质金56789为代表在发光器件中获得了广泛应用，已结外延工艺制成的
5、二维电子气（%RS7）则显著地改成为下一代重要的半导体光源［!］。除了具有优越善了其低场迁移率特性。对异质结界面%RS7体的光学特性外，这些宽禁带半导体还具有较高的击系的基本性质的研究在传统!’"族半导体如#基金项目：国家重点基础研究专项基金（%""%X]&!!>"(）资助S’I8+6：I12183*->>^I8+6,=L,+-30K8=42K=/-(期礻1-I马龙等：!"#$!%&#$!%中已经形成较系统的一般性理论，但成高密度的极化电荷，这些极化电荷，可以感应出是目前!"#$’&#$’界面()*#的形成机理并不十浓度很高的电子（或空穴），因此，即使在势垒层掺分成
6、熟。另外，这些氮化物材料具有纤锌矿结构，杂浓度很低的时候，也能在界面处得到很高的二维晶格对称性较低，在异质界面附近会产生很强的自电子气（空穴气）浓度。发极化和压电极化，感生出极强的界面电荷和电如图1所示，考虑在厚的#$’层上异质外延场，这些极化效应对()*#的贡献远远大于能带裁薄的!"#$’层，由于两者的晶格常数不同，!"#$’减的贡献，在界面集聚起浓度极高的二维电子气，层中将产生应变，只要!"#$’层的厚度小于其临界这一点+,#$!%&#$!%和!"#$!%&#$!%不同［-］。在厚度，它将构成赝配结构而不发生晶格弛豫。异质界面形成高浓度二维电子气是!"#$’&#
7、$’器!"#$’层临界厚度的大小与!"含量有关，一般小于件取得优越特性的关键。一个突出的例子是目前CD,E，如果进一步增加厚度会引起结构弛豫，导致研制的#$’.*/0器件，其微波输出功率密度是任界面处的位错线密度大大增加，从而会使器件特性何其它材料无法相比的。因此对!"#$’&#$’二维退化。电子气特性的理论和实验研究一直是该领域的热根据#$’层的生长方向，表面形成的极化电门课题。荷可正可负。研究表明，沿［FFF1］方向生长的#$’本论文针对如图1所示的!"#$’&#$’.*/0和!"#$’的界面质量较好，制作器件一般选择该方器件结构，首先实现了沿垂直于沟道方向
